Adn Ensayo

GENÉTICA Y MEJORAMIENTO GENÉTICO

APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DEL ADN RECOMBINANTE EN LA SALUD Y PRODUCCIÓN ANIMAL

APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DEL ADN RECOMBINANTE EN LA SALUD Y PRODUCCIÓN ANIMAL INTRODUCCIÓN El término ADN recombinante hace referencia a la creación de nuevas combinaciones de segmentos o de moléculas de ADN que no se encuentran juntas de manera natural. Aunque el proceso genético de la recombinación produce ADN recombinante, este término se reserva a las moléculas de DNA producidas por la unión de segmentos que provienen de diferentes fuentes biológicas. En las últimas décadas la tecnología de recombinación del ADN también conocida como ingeniería genética, o más acertadamente recombinación genética in vitro, ha revolucionado la biología. El campo de la salud es uno de los más beneficiados con el desarrollo de esta tecnología. Las investigaciones que se realizan en esta área están enfocadas al diagnóstico oportuno de enfermedades, así como su posible tratamiento a través de la terapia con moléculas recombinantes e introducción de genes. Además, la manipulación de genes proporcionará en el futuro una herramienta fundamental para la eliminación de enfermedades mortales para el hombre. Por estas razones resulta útil que el médico esté familiarizado con conceptos básicos sobre biología molecular, su aplicación en la investigación biomédica, y en especial con sus posibles aplicaciones clínicas, conceptos estos que aparecen cada vez con mayor frecuencia en toda la literatura biomédica, tanto básica como clínica. El rápido progreso de la biotecnología y, de hecho, su propia existencia, es el resultado de utilizar unas pocas técnicas que se describen a continuación.

DESARROLLO Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en el campo de la medicina y ha permitido el desarrollo de importantes avances terapéuticos como por ejemplo la producción de insulina recombinante. Permite además la posibilidad de utilizar plantas y alimentos transgénicos, así como microorganismos modificados genéticamente para producir fármacos u otros productos de utilidad para el hombre, entre los que se pueden citar: la insulina humana, la hormona del crecimiento, interferones, la obtención de nuevas vacunas o la clonación de animales. El uso de ADN recombinantes puede también tener un impacto perjudicial que un uso inadecuado podría provocar en el ser humano y en el propio planeta. Con el uso de ADN recombinante se ha logrado obtener plantas transgénicas resistentes a insectos, hongos, bacterias y herbicidas, con mejores características de calidad durante poscosecha y con alto contenido nutricional. También ha permitido la clonación, expresión y producción mediante esta técnica de diversos antígenos, por ejemplo, la vacuna contra la hepatitis B. PROCEDIMIENTO El proceso de producción de un ADN recombinante comienza con la identificación desde un organismo de una secuencia de ADN de interés con el fin de propagarlo en otro organismo que carece de la secuencia y, por lo tanto, del producto proteico de esa secuencia de ADN. Así se pueden producir cantidades ilimitadas de la proteína codificada por el susodicho gen. En términos simples, el procedimiento consiste en: -Localización de genes y sus funciones. -Clonación del ADN, y su posterior almacenamiento en -Reacción en cadena de la polinerasa (PCR). -Utilización de vectores de expresión

genotecas.

REPRODUCCIÓN ANIMAL, LA GENÉTICA Y EL MEJORAMIENTO Con respecto a la reproducción animal, la genética y el mejoramiento, la inseminación artificial (IA) ha sido quizás la biotecnología ganadera utilizada en mayor medida, particularmente en combinación con la criopreservación, y ha permitido un mejoramiento genético significativo centrado en la productividad así como la difusión mundial de germoplasma masculino escogido. Tecnologías complementarias como el seguimiento de las hormonas reproductivas, la sincronización del estro y el sexaje de semen pueden mejorar la eficacia de la IA. El trasplante de embriones ofrece las mismas oportunidades en relación con las hembras, aunque en escala mucho menor y a un precio mucho más alto. También pueden utilizarse marcadores moleculares del ADN para el mejoramiento genético, por medio de la selección con ayuda de marcadores situado junto a los genes de interés, así como para caracterizar y conservar los recursos zoogenéticos. El uso de la mayoría de los sistemas de marcadores moleculares depende de la reacción en cadena de la polimerasa (RCP), que es una técnica importante para amplificar secuencias específicas de ADN.

La IA se practica en cierta medida en la mayoría de los países en desarrollo. Se usa principalmente en relación con el ganado lechero y en las zonas periurbanas donde existen servicios complementarios como los de comercialización de leche. El elevado costo del nitrógeno líquido necesario para la crioconservación del semen limita a menudo el uso de la IA en lugares alejados de las ciudades. La IA se usa normalmente para el cruzamiento con germoplasma importado más que para potenciar los caracteres genéticos locales superiores, debido al escaso número de programas de identificación, registro y evaluación de los animales. Esta ausencia de un sistema de identificación de animales superiores impide (junto con la falta de capacidad técnica) el uso de tecnologías más avanzadas, como el trasplante de embriones o la selección con ayuda de marcadores. Las biotecnologías moleculares en el área de la reproducción animal, la genética y el mejoramiento se han limitado por lo general a estudios de caracterización genética, normalmente por medio de la cooperación internacional. NUTRICIÓN Y PRODUCCIÓN ANIMAL Las biotecnologías de nutrición y producción animal se basan a menudo en el uso de microorganismos, incluidos los producidos por medio de la tecnología del ADN recombinante. Se emplean tecnologías de fermentación para producir nutrientes (como determinados aminoácidos esenciales o proteínas completas) o para mejorar la digestibilidad de los piensos. Se usan cultivos microbianos para incrementar la calidad del ensilado o mejorar la digestión, cuando se suministran como alimentos probióticos. Se han obtenido bacterias recombinantes para producir enzimas y hormonas específicas que mejoran el aprovechamiento de los nutrientes, lo que puede aumentar la productividad (por ejemplo, la somatotropina) o reducir las repercusiones ambientales (por ejemplo, la fitasa). Para aumentar la productividad del ganado y reducir los contaminantes ambientales se han utilizado también enzimas que causan la degradación de la fibra. Aunque hay poca información, los aminoácidos y las enzimas parecen ser los productos biotecnológicos relacionados con la alimentación más corrientes e importantes empleados en los países en desarrollo. La India y China han creado industrias nacionales para producirlos. Varios factores han limitado el uso de otras muchas biotecnologías. Por ejemplo, la producción de ensilado no es común, lo que impide el uso de cultivos microbianos. La utilización de la somatotropina ha sido afectada por la escasa aceptación pública, la falta de piensos adecuados y de buena calidad y el bajo potencial genético de los animales en los países en desarrollo. La fermentación de materias lignocelulósicas para mejorar la calidad de los residuos de los cultivos y los forrajes no ha sido demasiado efectiva. SANIDAD ANIMAL Las biotecnologías se usan también en el campo de la sanidad animal para incrementar la precisión del diagnóstico de enfermedades y para el control y el tratamiento de las mismas.. En los métodos de diagnóstico basados en la inmunología, como los ensayos de inmunoabsorción enzimática y los radioinmunoensayos, se emplean anticuerpos monoclonales. Estos métodos a veces no permiten distinguir los animales vacunados de los infectados, por lo que actualmente se prefieren métodos de biología molecular que permiten detectar secuencias específicas de ADN. La vacunación es también un método indispensable para mantener la salud de los animales, y las vacunas recombinantes

ofrecen posibles ventajas respecto a las vacunas tradicionales por lo que se refiere a la especificidad, la estabilidad y la inocuidad. Además, la técnica del insecto estéril (TIE), que normalmente se aplica como parte del manejo integrado de plagas, se emplea para mejorar la salud del ganado en una zona geográfica determinada por medio de la lucha contra los insectos que causan o transmiten enfermedades del ganado concretas. Incorporar a los países latinoamericanos en los mercados internacionales requiere que la industria pecuaria sea competitiva para estar acorde con las exigencias económicas del mercado. Esto exige un cambio en la productividad que permita un aumento en la competitividad de productos de origen animal de alta calidad. Uno de los instrumentos disponibles para lograr esta competitividad es la aplicación de la biotecnología y sus componentes en la industria pecuaria. En diversos países de la región se tiene el consenso de que el empleo de herramientas biotecnológicas en la producción animal ofrece nuevas oportunidades para el desarrollo de una producción más sustentable en el tiempo y altamente competitiva a nivel mundial. En este sentido la biotecnología abre un nuevo mundo de oportunidades para la economía de los países de la región, ya que las exportaciones de recursos naturales y sus derivados son, en general, el principal motor para el crecimiento de la economía, sobre todo en el sector pecuario. En algunos países se han establecido estrategias enfocadas a aumentar la productividad y calidad de los sistemas pecuarios con el fin de competir con mayores ventajas en los mercados internacionales, a través de la creación de programas nacionales destinados al crecimiento y desarrollo de esta actividad. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA ANIMAL En general existen líneas de investigación en biotecnología animal a largo plazo en la región de América Latina y el Caribe de manera limitada. Esto es contrario a lo ocurrido en los Estados Unidos y Canadá. Esta diferencia potencialmente podría convertirse en una oportunidad de cooperación entre las diferentes regiones del continente. En la región de América Latina y el Caribe no existen proyectos o iniciativas centralizadas de investigación, éstas se encuentran atomizadas en los distintos grupos de trabajo que presentan sus propios proyectos en temas de interés. Sin embargo, a nivel de países, existen esfuerzos encaminados al incremento de la aplicación de estas técnicas. Organismos de Ciencia y Tecnología como el CONICYT en Chile, FAPESP, el CNP y el CNPA en Brasil, CONACYT en México, CONICET en Argentina y CONCYTEC en Perú han sido encargados de distribuir recursos financieros disponibles para la producción de investigación. Logros importantes han sido conseguidos por proyectos nacionales financiados por su respectiva institución. La investigación en biotecnología aplicada a la reproducción ha sido la más exitosa. En Brasil el área de la biotecnología de la reproducción domina las principales metodologías con núcleos en diferentes unidades de investigación de EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria), su principal centro de investigación, y en diversas universidades estaduales, en todo el país. En función de costos elevados, la mayoría de esas tecnologías están siendo utilizadas en hatos de ganado elite, pudiendo multiplicar animales con valor genético muy superior a la media del país. En Chile una situación semejante impera. Tecnologías enfocadas a la reproducción animal son predominantes. Estas técnicas incluyen la fertilización in vitro, sexaje de embriones, crio preservación de semen y de embriones, estudios de función de espermatozoides e inmunomodulacion de la reproducción, que es el cambio en el sistema inmunitario del cuerpo causado por sustancias que activan o debilitan su función; dichas técnicas se han aplicado en

bovinos, caprinos, ovinos y camélidos. En el Perú el Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) tiene a su cargo el fomento de la investigación, la transferencia de tecnología, la asistencia técnica, la conservación de recursos genéticos en el ámbito de su competencia y la producción de reproductores de alto valor genético; asimismo, es responsable de la zonificación, crianzas y establecer lineamientos de política del servicio de extensión agropecuaria mediante el uso de la biotecnología moderna al servicio de la ganadería nacional. Asimismo, se ha creado el Centro Nacional de Biotecnología Agropecuaria y Forestal tendiente al desarrollo de capacidades para la implementación y utilización de la biotecnología convencional y moderna en el sector agropecuario. La biotecnología en la producción animal tiene un fuerte apoyo en los Estados Unidos y Canadá. Existen proyectos de investigación en la identificación de la variación del carácter cuantitativo (QTL) en cada especie domestica (bovinos productores de leche y de carne, suínos, aves, etc.) y para características de importancia económica, como lo es la producción de leche, producción de grasa y proteína en leche, resistencia a la mastitis, suavidad y tersura de la carne, tamaño de la camada en cerdos, tasa de ovulación en bovinos, producción de huevos en aves, etc. Actualmente estudios de biotecnología se están desarrollando con el objetivo de identificar genes asociados con la eficiencia alimenticia de bovinos y cerdos. También se ha logrado la secuenciación, a través de colaboraciones internacionales, de los genomas de aves, bovinos y algunas especies de peces. Se han iniciado los esfuerzos para la secuenciación del genoma de los porcinos. Los resultados de la investigación en la biotecnología aplicada a la producción animal están siendo utilizados en forma comercial por estos países. Como ejemplo, existen pruebas moleculares que permiten predecir con mayor exactitud la suavidad o tersura de la carne que un animal potencialmente puede producir. Otros ejemplos son el uso de pruebas moleculares para la detección de sementales capaces de incrementar la producción de queso con cantidades similares de leche (el caso de las caseínas), así como una prueba molecular para identificar animales que potencialmente producen una cantidad mayor de marmoleo en bovinos productores de carne (importante en la comercialización de carne para el mercado japonés). El uso de técnicas moleculares ha permitido incrementar la calidad de los productos de origen animal.

CONCLUSIONES

El desarrollo de las técnicas de DNA recombinante ofrece nuevas oportunidades para la investigación, ya que simplifica la obtención de grandes cantidades de DNA que codifican genes específicos, y facilita las investigaciones de la organización, estructura y expresión génicas. El objetivo de utilizar biotecnologías ganaderas en el área de la reproducción animal está dirigido a intensificar el mejoramiento y la multiplicación de razas e individuos de calidad genética superiores, que conlleve a un incremento en el progreso genético de la especie o raza en cuestión. Las técnicas reproductivas abarcan la inseminación, la congelación de semen, la micromanipulación, la producción in vitro, el clonado y la congelación de los embriones. Los tratamientos hormonales de inducción y sincronización del celo de las hembras receptoras de semen y embriones como así también de las donantes de embriones, garantizan en muchos casos que las mencionadas técnicas se cumplan con éxito.